Apostila-Tecnologia-da-Soldagem

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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA 
DE MINAS GERAIS - CEFET-MG 
- APOSTILA - 
TECNOLOGIA DA SOLDAGEM 
Profa. Ivanilza Felizardo, Dra. 
Versão 02/2016 - 03/08 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
DEM - CAMPUS II 
 CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS 
 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
Tecnologia da Soldagem PROFa. IVANILZA FELIZARDO, Dra. felizardoiva@hotmail.com / ivanilza@des.cefetmg.br 
Tipos de processos de união 
• Por rebite e parafuso 
• Colagem 
• Brasagem 
• Soldagem 
Classificação dos processos de união (Diferenciados pela tipo de ligação) 
• Forças macroscópicas ⇨ Rebite e parafusos 
• Não há formação de ligações químicas entre as partes a serem unidas. 
• A resistência da junta é dada pela resistência ao cisalhamento do parafuso ou 
rebite mais as forças de atrito entre as superfícies de contato. 
• Forças microscópicas 
• Há formação de ligações químicas (ligações metálica ou de Van der Waals) 
entre as partes a serem unidas. 
• A união é conseguida pela aproximação dos átomos ou moléculas das peças a 
serem unidas, podendo utilizar um material intermediário adicional à junta. 
Material de Base x Material de Adição 
Terminologias 
• Peças a serem unidas: material de base ou metal de base (MB). 
• Material adicionado à junta: material de adição ou metal de adição (MA). 
• Junta, após ser soldada ou brasada: zona fundida (ZF). 
Fusão 
• Brasagem (regra geral): fusão apenas do material de adição. 
• Soldabranda: temperatura de fusão do material de adição utilizado abaixo de 
450oC e não exceder a temperatura solidus do material de base. 
• Brasagem ou soldabrasagem: temperatura de fusão do material de adição utilizado 
acima de 450oC e não exceder a temperatura solidus do material de base. 
• Soldagem: fusão do material de base e do material de adição (se utilizado). 
• Colagem: MA = material adesivo (existe um processo de cura do MA). 
1. FUNDAMENTOS DA SOLDAGEM 
Colagem X Brasagem X Soldagem
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Solubilidade: capacidade de uma substância se misturar a outra, formando uma mistura 
homogênea. Existe solubilidade na fase sólida e solubilidade na fase líquida. 
Diluição: Parcela do material de base que entra na composição do metal de solda. 
diluição = massa fundida do material de base / massa total do cordão de solda * (100)% 
 
 Cordão sobre Chapa Chanfro em V 
Figura 1.1 – Diluição numa junta soldada. 
Solubilidade X Diluição
 Colagem X Brasagem X Soldagem 
Solubilidade X Diluição 
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“Processo de união de duas ou mais peças metálicas ou não metálicas...”. 
!“Processo de união de materiais...”. 
! 
Figura 1.2 – Vista transversal de um cordão de solda sobre chapa. 
“Operação que visa à união de materiais, assegurando na junta a continuidade das 
propriedades químicas e físicas, pela da fusão e diluição dos materiais de base e de adição 
envolvidos no processo”. 
“Processo de união de materiais pela coalescência localizada, produzida pelo aquecimento 
até uma temperatura adequada, com ou sem aplicação de pressão e/ou material de adição”. 
“Operação que visa à união de materiais pela da aplicação de fusão e/ou pressão” 
Processo de soldagem por fusão 
 “A energia é aplicada com o objetivo de fundir o material de base, a solubilidade se 
processa na fase líquida”. 
Processo de soldagem por pressão 
“A energia é aplicada com o objetivo de provocar uma tensão no material capaz de 
produzir a solubilidade na fase sólida”. 
Conceito de SOLDAGEM
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⇩ 
Assegurar na junta a continuidade das propriedades químicas e físicas 
⇩ 
É indispensável que ocorra a solubilidade 
⇩ 
Requer energia 
 

Conceito de SOLDAGEM
"Soldagem é um processo de união de materiais, mais especificamente, união de 
metais e polímero. Na soldagem, a união é obtida pela aproximação dos átomos 
(nos metais) ou moléculas (nos polímeros) à distâncias suficientemente pequenas 
para que ligações químicas sejam formadas, em particular, ligações metálica (nos 
metais) e de Van der Waals (nos polímeros). 
 Diferentemente dos demais processos de união (parafusagem, rebitagem, 
colagem e brasagem), na soldagem ocorre uma mistura dos materiais base e de 
adição (quando utilizado). Essa mistura, tecnicamente conhecida por solubilidade, 
pode ocorrer na fase sólida (nos processos de soldagem por pressão) ou na fase 
líquida (nos processos de soldagem por fusão). 
 Procura-se com a soldagem que as forças das ligações químicas na junta 
soldada sejam de natureza similar às atuantes nos próprios materiais a serem 
soldados. Além de que após a soldagem, a junta preserve, ao máximo, as 
características físicas e químicas dos materiais base. 
 Os processos de soldagem podem ser utilizados na fabricação e recuperação 
de peças, equipamentos e estruturas industriais. E ainda na deposição de materiais 
sobre uma superfície, nesse caso, para recuperar partes desgastadas ou para a 
formação de um revestimento característico."
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Origem das fontes de energia para soldagem 
• Energia química 
• Energia radiante 
• Energia mecânica 
• Energia elétrica 
Utiliza o calor gerado por reações químicas (todo material possui energia química 
armazenada em seu interior). 
Tipos de transformações químicas dos materiais 
• Combustão ⇨ SOLDAGEM OXIGÁS 
• Interação entre metais e soluções⇨ SOLDAGEM POR ALUMINOTERMIA. 
Combustão: PROCESSO DE SOLDAGEM OXIGÁS 
• A energia química armazenada nos combustíveis é liberada na combustão. O 
combustível reage com o oxigênio produzindo água e dióxido de carbono e liberando 
parte da energia armazenada nas ligações químicas. 
⇩ 
 2C2H2 + 5O2 = 4CO2 + 2H2O + CALOR 
Interação entre metais e soluções: SOLDAGEM POR ALUMINOTERMIA 
• Reação do alumínio com um óxido metálico dando como resultado o metal envolvido 
e o óxido de alumínio, com liberação de calor. 
⇩ 
 8Al + 3Fe3O4 = 9Fe + 4Al2O3 + CALOR 
PROCESSOS DE SOLDAGEM POR FUSÃO 
2. FONTES DE ENERGIA PARA SOLDAGEM 
Fonte de Energia Química
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Utiliza o calor gerado quando o material sofre um bombardeamento eletrônico, podendo 
ser de elétrons ou de fótons 
SOLDAGEM A LASER (bombardeamento de fótons) 
SOLDAGEM POR FEIXE DE ELÉTRONS (bombardeamento de elétrons) 
PROCESSOS DE SOLDAGEM POR FUSÃO 
Utiliza o calor produzido a partir de movimentos mecânicos. Utiliza a dispersão ou 
ruptura dos filmes existentes sobre as superfícies, realizando a união sob pressão. 
⇩ 
PROCESSOS DE SOLDAGEM POR PRESSÃO - NA FASE SÓLIDA 
⇩ 
SOLDAGEM POR PRESSÃO A QUENTE 
SOLDAGEM POR PRESSÃO A FRIO 
SOLDAGEM POR EXPLOSÃO 
SOLDAGEM POR ULTRA-SOM 
SOLDAGEM POR FRICÇÃO 
SOLDAGEM POR DIFUSÃO 
SOLDAGEM POR FORJAMENTO 
SOLDAGEM POR LAMINAÇÃO

Fonte de Energia de Alta Intensidade
Fonte de Energia Mecânica
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Principal fonte de energia utilizada na soldagem. 
➢ Soldagem por Resistência Elétrica (Pressão e Fusão) 
 !Utiliza o calor produzido pela passagem da corrente elétrica num condutor. 
⇩ 
Efeito Joule (I2R) 
⇩ 
SOLDAGEM A PONTO 
SOLDAGEM POR COSTURA 
SOLDAGEM POR PROJEÇÃO 
SOLDAGEM POR CENTELHAMENTO 
➢ Soldagem a Arco Elétrico 
• Arco elétrico consiste de uma descarga elétrica entre dois eletrodos que é sustentada 
através de um gás ionizado a alta temperatura chamada plasma. 
⇩ 
SOLDAGEM COM ELETRODO REVESTIDO 
SOLDAGEM COM ARAME TUBULAR 
SOLDAGEM COM ARCO SUBMERSO 
SOLDAGEM A PLASMA 
SOLDAGEM MIG/MAG 
SOLDAGEM TIG 
Fonte de Energia Elétrica
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De acordo com a AWS (American Welding Society): 
! 
3. PROCESSOS DE SOLDAGEM E PROCESSOS AFINS 
PROCESSOS
DE
SOLDAGEM
SOLDAGEM
A ARCO
(AW
)
SOLDAGEM
NO ESTADO
SÓLIDO
(SSW
)
BRASAGEM 
FRACASOLDAGEM
POR
RESISTÊNCIA
(RW
)
PROCESSOS
AFINS
BRASAGEM
FORTE
(B)
OUTROS
SOLDAGEM
GÁS
COMBUSTÍVEL
(OFW
)
PULVERI-
ZAÇÃO
TÉRMICA
(THSP)
COLAGEM
(ADB)
CORTE
TÉRMICO
(TC)
CORTE A
OXIGÊNIO
(OC)
CORTE
A ARCO
(AC)
OUTROS
MÉTODOS
DE CORTE
SOLDAGEM COM HIDROGÊNIO ATÔMICO
SOLDAGEM COM ELETRODO NU
SOLDAGEM COM ELETRODO DE CARVÃO
 A GÁS
 PROTEGIDO
 DUPLO
SOLDAGEM COM ARAME TUBULAR
SOLDAGEM ELETROGÁS
AHW
BMAW
CAW
CAW
-G
CAW
-S
CAW
-T
FCAW
EGW
SOLDAGEM POR CO-EXTRUSÃO
SOLDAGEM A FRIO
SOLDAGEM POR DIFUSÃO
SOLDAGEM POR EXPLOSÃO
SOLDAGEM POR FORJAMENTO
SOLDAGEM POR FRICÇÃO
SOLDAGEM POR PRESSÃO A QUENTE
SOLDAGEM POR LAMINAÇÃO
SOLDAGEM POR ULTRA-SOM
CEW
CWDFW
EXW
FOW
FRW
HPW
ROW
USW
BRASAGEM POR IMERSÃO
BRASAGEM EM FORNO
BRASAGEM POR INDUÇÃO
BRASAGEM POR INFRA-VERMELHO
BRASAGEM COM FERRO DE SOLDA
BRASAGEM POR RESISTÊNCIA
BRASAGEM POR TOCHA
BRASAGEN ULTRA-SÔNICA
BRASAGEM POR ONDA
DSFSISIRS
INS
RSTSUSS
W
S
SOLDAGEM POR CENTELHAMENTO
SOLDAGEM POR PERCURSÃO
SOLDAGEM POR PROJEÇÃO
SOLDAGEM POR COSTURA
 ALTA FREQUÊNCIA
 INDUÇÃO
SOLDAGEM POR PONTOS
SOLDAGEM "UPSET"
 ALTA FREQUÊNCIA
 INDUÇÃO
FWPEW
RPW
RSEW
RSEW
-HF
RSEW
-I
RSW
UWUW
-HF
UW
-I
PULVERIZAÇÃO A ARCO ELÉTRICO
PULVERIZAÇÃO A CHAMA
PULVERIZAÇÃO A PLASMA
ASP
FLSP
PSP
CORTE COM FLUXO QUÍMICO
CORTE COM PÓ METÁLICO
CORTE OXI-COMBUSTÍVEL
 ACETILENO
 HIDROGÊNIO
 GÁS NATURAL
 PROPANO
CORTE A ARCO OXIGÊNIO
CORTE COM LANÇA DE OXIGÊNIO
FOC
POC
OFC
OFC-A
OFC-H
OFC-N
OFC-P
AOC
LOC
SOLDAGEM A GÁS-METAL
 ARCO PULSADO
 CURTO CIRCUITO
SOLDAGEM A ARCO GÁS TUNGSTÊNIO
 ARCO PULSADO
SOLDAGEM A PLASMA
SOLDAGEM COM ELETRODO REVESTIDO
SOLDAGEM DE PRISONEIROS
SOLDAGEM A ARCO SUBMERSO
 SÉRIE
GMAW
GMAW
-P
GMAW
-S
GTAW
GTAW
-P
PAW
SMAW
SWSAW
SAW
-S
BRASAGEM POR INDUÇÃO
BRASAGEM EM FORNO
BRASAGEM POR INDUÇÃO
BRASAGEM POR INFRAVERMELHO
BRASAGEM POR RESISTÊNCIA
BRASAGEM POR TOCHA
BRASAGEM A ARCO COM
ELETRODO DE CARVÃO
BRASAGEM EM BLOCO
BRASAGEM POR DIFUSÃO
BRASAGEM POR IMERSÃO
BRASAGEM EXOTÉRMICA
BRASAGEM POR FLUXO
DFB
FBIBIRB
RBTBTCAB
BBCAB
DBEXB
FLB
SOLDAGEM POR FEIXE DE ELÉTRONS
 ALTO VÁCUO
 MÉDIO VÁCUO
 SEM VÁCUO
SOLDAGEM POR ELETROESCÓRIA
SOLDAGEM POR INDUÇÃO
SOLDAGEM POR FLUXO
SOLDAGEM POR PERCURSÃO
SOLDAGEM A LASER
SOLDAGEM ALUMINOTÉRMICA
EBW
EBW
-HV
EBW
-MV
EBW
-NV
ESW
IWFLOW
PEW
LBW
TW
SOLDAGEM A AR ACETILENO
SOLDAGEM OXI-ACETILÊNICA
SOLDAGEM OXI-HÍDRICA
SOLDAGEM A GÁS SOB PRESSÃO
AAW
OAW
OHW
PGW
CORTE A ARCO AR-CARBONO
CORTE A ARCO COM CARVÃO
CORTE A ARCO GÁS-METAL
CORTE A ARCO GÁS TUNGSTÊNIO
CORTE A ARCO PLASMA
CORTE COM ELETRODO REVESTIDO
CAC-A
CAC
GMAC
GTAC
PAC
SMAC
CORTE COM FEIXE DE ELÉTRONS
CORTE A LASER
 AR
 EVAPORATIVO
 GÁS INERTE
 OXIGÊNIO
EBC
LBC
LBC-A
LBC-EV
LBC-IG
LBC-O
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ARCO ELÉTRICO: “descarga elétrica controlada entre dois eletrodos, sustentada por um 
gás ionizado a alta temperatura chamado plasma, produzindo energia térmica suficiente 
para a fusão localizada do material de base e de adição (se existir)”. 
• SMAW Shielded Metal Arc Welding (eletrodo revestido); 
• SAW Submerged (arco submerso); 
• FCAW Flux Cored Arc Welding (arame tubular); 
• GMAW Gas Metal Arc Welding (arame sólido); 
• GTAW Gas Tungsten Arc Welding (eletrodo de tungstênio, TIG); 
• PAW Plasma Arc Welding (Plasma). 
4. PROCESSOS DE SOLDAGEM POR FUSÃO A ARCO ELÉTRICO
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• Material de base (composição química) - MB 
• Espessura do material de base 
• Tipo de junta 
• Tipo de chanfro 
• Posição de soldagem 
• Material de adição (eletrodo/arame) 
• Diâmetro do material de adição 
• Proteção por fluxo (composição do fluxo/revestimento) 
• Proteção gasosa (tipo e vazão do gás) 
• Processo de soldagem / Máquina de soldagem / Polaridade 
• Corrente de soldagem (tipo e magnitude) ⇨ fusão do arame/eletrodo 
• Tensão do arco elétrico ⇨ Comprimento do arco elétrico 
• Velocidade de soldagem 
• Sequência de soldagem 
• Tratamento térmico e/ou mecânico antes (pré-), durante, após (pós-) a soldagem 
5. VARIÁVEIS DE SOLDAGEM
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• Quando um gás se ioniza, torna-se condutor de eletricidade. A soldagem a arco elétrico 
se baseia no uso do calor gerado pela corrente elétrica passando por um gás ionizado. 
• A corrente elétrica é um fluxo de partículas (positivas, negativa ou ambas), portadoras de 
carga elétrica. Para que haja o fluxo dessas cargas elétricas é necessário que exista uma 
diferença de potencial elétrico. 
• Cargas elétricas de mesmo sinal (+ ou -) se repelem e as de sinal contrário se atraem 
• POLARIDADE. 
TIPOS DE CORRENTE APLICADA À SOLDAGEM 
* Corrente Contínua (CC) ou Corrente Alternada (CA). Sendo que a corrente contínua 
pode ser constante ou pulsada 
⇨ Corrente contínua (CC) 
• Pode ser definida como a que se obtém a partir do estabelecimento de uma diferença 
de potencial entre dois terminais (pólos) cujas polaridades são invariáveis no tempo. 
A corrente assim obtida tem um único sentido de percurso. Quando a intensidade da 
mesma é invariável no tempo, esta é chamada de corrente contínua constante. 
⇨ Corrente contínua pulsada 
• Quando a intensidade da corrente contínua varia periodicamente no tempo. Esta 
corrente pode apresentar uma variedade de formas de pulsação: retangular ou 
senoidal, por exemplo. 
⇨ Corrente alternada (CA) 
• Pode ser definida como a que se obtém a partir do estabelecimento de uma diferença 
de potencial elétrico entre dois terminas, cuja polaridade é alternadamente positiva e 
negativa. O sentido das partículas de carga, íons e elétrons, numa tal corrente, muda 
a cada alteração de polaridade. A forma mais comum de corrente alternada é a 
senoidal completa, isto se deve ao fato dela ter origem nas características elétricas 
dos geradores utilizados para produzir a energia. 
6. CORRENTE DE SOLDAGEM 
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CONSEQUÊNCIAS DA POLARIDADE 
⇨ Soldagem com CC 
• Os pólos do arco não se comportam de forma igual. 
A zona catódica corresponde ao pólo negativo. É de onde partem os elétrons e para onde se 
dirigem os íons positivos. Os elétrons livres do cátodo devem passar à coluna do arco, para 
que fique garantida a continuidade da corrente. Isto acontece fundamentalmente de três 
formas distintas e simultâneas: 
a) Por emissão termiônica, que ocorre devido ao fato dos íons acelerados na zona 
catódica atingirem o cátodo, levando-o à incandescência (emissão termiônica é 
quando um metal é conectado a um pólo energizado de uma fonte de energia elétrica 
e submetido a um campo elétrico, passa a emitir elétrons quando se torna 
incandescente); 
b) Devido à ação do campo elétrico que, por ter aí alto valor (106 volts/cm), é capaz de 
arrancar elétrons do cátodo; 
c) Por reflexão de íons neutralizados, que em cada choque roubam elétrons. 
Na zona anódica (pólo positivo, para onde se dirigem os elétrons), imediatamente diante da 
sua superfície, há uma corrente pura de elétrons, já que aquele não pode emitir íons. A 
ionização se dá de suas formas: 
a) Por efeito da alta temperatura; 
b) Por choque dos elétrons que se dirigem ao ânodo. 
7. POLARIDADE EM SOLDAGEM
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Teoricamente, o bombardeio a que os elétrons sujeitam o anodo deve ser mais eficiente do 
que o bombardeio dos íons no cátodo, pelas seguintes razões: 
a) A energia cinética (quantidade de energia devido ao movimento dos elétrons) de cada 
elétron é M/m vezes maior que a de cada íon, sendo M a massa do íon e m a massa 
do elétron; 
b) O número de elétrons livres geralmente é maior que o número de íons livres; 
c) A emissão termiônica aumenta ainda mais o número de elétrons que atingem o anodo 
(a emissão termiônica do anodo não é considerada por que a força eletrostática a 
impede); 
d) O forte campo elétrico que existe junto ao catodo arranca elétrons adicionais deste, 
aumentando ainda mais o número de elétrons que atingem o anodo; 
e) A evaporação de elétrons do cátodo consome energia, enquanto que a chegada no 
anodo se efetua com a entrega de energia. 
Assim, torna-se evidente que os fenômenos físicos que ocorrem nos pólos de um arco 
voltaico são diferentes. De fato, com arco entre dois eletrodos permanentes e iguais, 
verifica-se que a temperatura do anodo é maior que a do catodo. Por este motivo, 
normalmente na soldagem com eletrodo não consumível (soldagem TIG), o eletrodo é 
conectado ao pólo negativo (catodo) enquanto que a peça a ser soldada é conectada ao 
pólo positivo (anodo). Na soldagem com eletrodo consumível (SMAW, GMAW, FCAW), 
ocorre o contrário, o eletrodo é conectado ao pólo positivo (anodo), enquanto a peça é 
conectada ao pólo negativo (catodo). 
⇨ Soldagem com CA 
Em um arco alimentado com corrente alternada, não se tem uma polaridade determinada, 
já que os eletrodos (eletrodo e a peça) permutam sua polaridade de acordo com a 
freqüência da corrente. No caso de uma corrente alternada de 60 hertz, têm-se 120 
inversões de polaridade por segundo. 
Com essa alternância os pólos ora recebem choques de elétrons, ora choques de íons, 
resultando numa tendência de equalização da energia absorvida por ambos os pólos. 
Quando ao aspecto visual, não há quase diferença entre um arco de corrente contínua e um 
arco de corrente alternada, mas há uma maior dificuldade na manutenção de um arco em 
corrente alternada. Isto se explica considerando que a tensão, em cada ciclo, passa de um 
valor positivo a um valor negativo e, bem próximo ao zero, não há tensão suficiente para 
sustentar o arco. Por isso, é mais difícil acender um arco de corrente alternada bem, como 
mantê-lo. Para corrigir a instabilidade do arco é preciso: 
a) Trabalhar com arco mais curto; 
b) Usar tensões mais elevadas; 
c) Usar eletrodos concebidos para CA; 
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d) Aumentar a freqüência da corrente ou sobrepor à corrente normal uma outra de alta 
freqüência, alta tensão e baixa intensidade. 
Devido ao elevado custo do equipamento de soldagem com corrente alternada, seu uso é 
restrito, sendo mais utilizado no processo TIG. 
EFEITO DA POLARIDADE NA MORFOLOGIA DA SOLDA 
Observação: É muito comum encontrar na literatura a seguinte frase: 
“Com eletrodo consumível, o mais comum é obter um maior consumo do eletrodo quando 
ele está conectado pólo negativo da máquina e obter maior fusão do metal de base quando 
o eletrodo está conectado ao pólo positivo da máquina”. 
Cuidado com esta frase... 
A composição química do material de adição influência os resultados: 
• Para eletrodos revestidos comerciais E6013, o consumo do eletrodo na polaridade 
positiva é menor que na polaridade negativa, enquanto que para eletrodos E7018, o 
consumo na polaridade positiva é maior que na polaridade negativa.

Corrente contínua polaridade reversa 
! 
DCRP – Direct Current Reverse Polarity 
DCEP – Direct Current Electrode Positive 
Calor aplicado no eletrodo 
CC+ 
Corrente contínua polaridade direta 
! 
DCSP – Direct Current Straight Polarity 
DCEN – Direct Current Electrode Negative 
Calor aplicado na peça 
CC- 
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Fonte de calor mais utilizada na soldagem de materiais por fusão 
• Concentração adequada de energia. 
• Facilidade de obtenção. 
• Baixo custo relativo ao equipamento. 
• Níveis aceitáveis de riscos a saúde. 
! 
8. ARCO ELÉTRICO NA SOLDAGEM
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ARCO ELÉTRICO 
• As temperaturas no arco elétrico podem variar de 5.000 a 30.000 K. 
• Consequência: a matéria passa a existir no seu quarto estado denominado plasma, 
que é composto por um gás altamente ionizado e eletricamente neutro. 
“Consiste de uma descarga elétrica controlada entre dois eletrodos, que é sustentada por 
um gás ionizado a alta temperatura chamado plasma, produzindo energia térmica suficiente 
para a fusão localizada do metal de base e de adição (se existir)”. 
! ! 
 Eletrodo revestido sem e com a presença do arco elétrico 
Para se obter um arco elétrico é preciso que o eletrodo e a peça a ser soldada estejam 
conectados a uma fonte de energia elétrica. Com isto, aparece um diferencial de 
potencial entre o eletrodo e a peça a soldar: estes ficam energizados. Isto significa que há 
uma tensão elétrica entre eles (na prática esta tensão varia de 15 a 90 volts), chamada de 
tensão em vazio (Vo): tensão sem corrente elétrica. Enquanto houver um espaço entre o 
eletrodo e a peça não haverá corrente passando por eles, visto que o ar funciona como 
isolante elétrico. Para iniciar o arco, basta encostar o eletrodo na peça e isto ocasiona, 
imediatamente, uma queda de tensão. A variação da tensão no arco elétrico com a corrente 
de soldagem é conhecida como curva estática do arco elétrico. 
! 
Curva característica do arco elétrico 
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PERFIL ELÉTRICO DO ARCO 
! 
Perfil elétrico do arco 
⇨ Região Catódica 
• Região extremamente importante para a existência do arco. 
• É nesta região que é gerada a maioria dos elétrons responsáveis pela condução da 
corrente elétrica no arco. 
• A estabilidade do arco depende muito desta região. 
• É a região mais problemática, sendo responsável por complicados mecanismos, nem 
todos completamente entendidos. 
• Caracterizada por um estado muito afastado do equilíbrio. 
• Subdividida em três regiões: 
• Zona de carga ⇨ queda catódica; 
• Zona de luminescência; 
• Zona de contração. 
Na zona de carga, ocorre um elevado gradiente de potencial o qual acelera os elétrons 
saindo do cátodo e, por outro lado, atrai os íons positivos para o cátodo. Apesar de ser uma 
zona com grande atividade de cargas, nesta praticamente não ocorrem colisões entre os 
diversos portadores de carga e entre átomos neutros. Pode-se supor, assim, que um elétron, 
deixando o cátodo, atravessa toda a zona de carga somente sofrendo colisões no limite 
exterior desta zona, o mesmo ocorrendo, em sentido contrário, com íons positivos. Em 
função da ausência de choques, os elétrons, de menor massa, adquirem uma velocidade 
muito maior que os outros constituintes do arco, existindo um maior número de portadores 
de carga positiva na zona de carga, o que explica, em parte, a queda de potencial da região 
catódica. 
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Na Zona de luminescência ocorre uma desaceleração dos elétrons. A transformação da 
energia cinética dos elétrons em radiação eletromagnética é tão intensa que requer a 
utilização de equipamentos de segurança adequados pelos soldadores. 
Na zona de contração, a qual serve de interface entre a região catódica e a coluna do arco, a 
densidade de corrente passa dos altos valores característicos da região catódica para os 
valores bem menores da coluna. 
 ! 
Região Catódica 
⇨ Região Anódica 
• Não é tão importante quanto a região catódica. 
• Não há emissão de íons positivos. 
• Existe uma concentração de elétrons (cargas negativas): 
• queda anódica. 
⇨ Coluna de Plasma 
• Compreende praticamente todo o volume do arco. 
• Constituída por partículas neutras, íons e elétrons livres, sendo estes responsáveis 
pela passagem da corrente elétrica entre os eletrodos. 
• Para que ocorra a ionização, o gás do arco é aquecido a temperaturas elevadas. Como 
resultado de sua agitação térmica, choques entre os constituintes do gás o leva a uma 
ionização parcial do mesmo e à formação do plasma. 
• Ocorre a neutralidade elétrica: em cada unidade de volume o número de cargas 
positivas e negativas é praticamente igual. 
• Reações que ocorrem na coluna do plasma: dissociação e ionização. 
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➢ Dissociação e Ionização 
• Para o arcoelétrico se manter durante a soldagem, é preciso que estejam disponíveis 
partículas carregadas eletricamente. Existindo moléculas de qualquer gás no 
dielétrico, essas deverão ser dissociadas e, devido à alta energia de vibração obtida 
pelo aquecimento dos elétrons, as mesmas são levadas ao estado monoatômico. Após 
a dissociação, aumentando ainda mais a temperatura, ocorre a ionização dos átomos. 
Dissociação ⇨ ruptura das moléculas (G2 " 2G) 
Ionização ⇨ expulsão dos elétrons (G " G+ + e-) 
Potencial de ionização de alguns gases utilizados na soldagem 
CARACTERÍSTICAS MAGNÉTICAS DO ARCO 
O arco de soldagem é um condutor de corrente elétrica, portanto sofre iterações da corrente 
elétrica transportada por ele, com os campos magnéticos por ela gerados. Se um condutor 
de comprimento L, percorrido por uma corrente elétrica, I, é colocado numa região onde 
exista um campo magnético, B, ele experimenta uma força F, conhecida como “Força de 
Lorentz”, dada por: 
 F = B. I. L 
Três importantes efeitos magnéticos podem ocorrer na soldagem a arco, devido às forças 
de Lorentz: 
Gás Potencial (eV)
Argônio 15,76
Dióxido de carbono 13,77
Hidrogênio 15,43
Hélio 24,59
Monóxido de carbono 14,10
Nitrogênio 15,58
Oxigênio 12,07
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⇨ Jato de plasma 
• O arco de soldagem ao ser considerado como um condutor elétrico gasoso de forma 
cônica, quando a corrente elétrica passa por ele, induz um campo magnético de forma 
circular concêntrico com seu eixo, se comportando como um condutor colocado num 
campo magnético. A intensidade do campo magnético decaí com o quadrado da 
distância ao eixo do condutor. Como o diâmetro do arco é sempre menor na região 
próxima ao eletrodo, as forças de Lorentz tendem a serem maiores nesta região do 
que na região próxima da peça. A pressão interna do arco na região próxima ao 
eletrodo é sempre maior que na região próxima a peça. Esta diferença de pressão 
causa um fluxo de gás sempre no sentido eletrodo-peça que é o jato de plasma. Este é 
um dos responsáveis pela penetração do cordão de solda e é responsável pela 
transferência de metal seja sempre no sentido eletrodo-peça, independente da 
polaridade utilizada. 
 ! 
Jato de Plasma 
⇨ Efeito Pinch 
• Em eletrodos consumíveis, as forças de Lorentz, na extremidade fundida do eletrodo 
são capazes de deformá-la, tendendo a estrangular a parte líquida e separá-la do fio 
sólido. Por outro lado, a tensão superficial tende a manter a gota presa do eletrodo. 
Assim, o tempo de permanência da gota líquida na ponta do eletrodo depende 
principalmente da competição entre a tensão superficial, as forças de Lorentz e o 
volume da gota, que tende a aumentar continuamente. Para baixas corrente de 
soldagem, as forças de Lorentz são pequenas e a gota pode aumentar bastante de 
volume antes de se destacar do eletrodo e se transferir para a peça, por ação do jato 
de plasma (transferência globular) ou por toque na poça fundida do metal de base 
(transferência por curto-circuito). Para altas correntes, as forças de Lorentz tendem a 
estrangular rapidamente à parte fundida, tão logo ela se forme, de modo que a 
transferência de metal para a peça se dá em finíssimas gotas de metal fundido 
(transferência “spray”). 
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! 
Efeito Pinch 
⇨ Sopro magnético 
• Consiste de um desvio do arco de sua posição normal de operação, como 
conseqüência de uma assimetria na distribuição das forças eletromagnéticas em 
função de variações bruscas na direção da corrente elétrica e/ou arranjo assimétrico 
de material ferromagnético em torno do arco. O sopro magnético é indesejável em 
soldagem, pois orienta o arco para direções que, em geral, prejudicam a penetração e 
uniformidade do cordão de solda, além de causar a instabilidade do arco e dificultar a 
operação. O sopro magnético pode ser minimizado ou eliminado por algumas 
medidas simples: inclinar o eletrodo para o lado para o qual se dirige o arco; soldar 
com arco mais curto; usar mais de uma conexão de corrente na peça, visando a 
balanceá-la em relação ao arco; usar correntes mais baixas, quando possível e usar 
corrente alternada, pois o efeito do sopro é menor. 
! 
Sopro magnético 
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Eficiência da fonte de calor = rendimento térmico do processo de soldagem (η) 
 
9. FLUXO DE CALOR DURANTE A SOLDAGEM
η = calor transferido para a peça (Q)
 calor gerado no arco elétrico (qo)
qo = IV (W) 
Q = η qo = η IV (W) 
 (W/m2) 
! (J/m) " Aporte térmico 
 Energia de soldagem 
A
IV
A
qQ o η=η=
ν
η=
ν
η=
IVqA oT
Rendimento térmico dos processos de soldagem a arco elétrico (η %)
GTAW (eletrodo de tungstênio, TIG) ⇨ 65 + 15 (CC) 35 + 15 (CA)
PAW (Plasma) ⇨ 70 + 10
SMAW (eletrodo revestido) ⇨ 75 + 10
GMAW (arame sólido) ⇨ 75 + 10
FCAW (arame tubular) ⇨ 80 + 15
SAW (arco submerso) ⇨ 90 + 9
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! Variação da temperatura de um ponto do material em função do tempo 
! 
! Variação da temperatura do material em função de seu comprimento 
! 
Fatores que influenciam a taxa de resfriamento do material durante a soldagem 
• Aporte térmico 
• Temperatura de pré-aquecimento 
• Condutividade térmica do material 
Ciclo Térmico
Perfil Térmico no MB
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A: zona fundida (ZF) 
B: Zona Termicamente Afetada (ZTA) 
C: Material de Base (MA)
taxa de resfriamento
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Capacidade (facilidade) de um material de se deixar soldar, atendendo aos requesitos pré-
estabelecidos em normas e projetos. 
Soldabilidade Metalúrgica: capacidade do material em responder bem a todos os 
fenômenos metalúrgicos impostos pelo procedimento de soldagem adotado. Está 
relacionado às alterações metalúrgicas que o material base sofre desde o aquecimento à 
fusão e da solidificação ao resfriamento à temperatura ambiente. 
SoldabilidadeOperacional: diz respeito às questões operacionais do procedimento de 
soldagem - projeto e preparo de junta; método de execução da soldagem (se manual, com a 
habilidade, qualificação do soldador e se mecanizada ou automatizada, com as questões 
tecnológicas envolvidas), além das características dos materiais envolvidos - MB e MC 
(material de adição mais tipo de proteção). Está relacionada com a facilidade em executar 
todo o procedimento de soldagem. 
Soldabilidade em Serviço: diz respeito de como o material se comporta após a soldagem 
em serviço. Está relacionado à vida útil do material soldado. Desempenho do material 
soldado em serviço. 
10. SOLDABILIDADE
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• Aço de baixo carbono (%C < 0,30) 
• Aço de médio carbono (0,31 < %C < 0,45) 
• Aço de alto carbono (%C > 0,46) 
• Aços de baixa liga (elementos de liga inferior a 5%) 
• Aços de média liga (entre 5 a 10%) 
• Aços de alta liga (acima de 10%) 
• Aço inoxidável (austenítico, martensítico e ferrítico) 
• Alumínio e suas ligas 
• Cobre e suas ligas 
• Titânio e suas ligas 
• Níquel e suas ligas 
• Ferro Fundido (cinzento, nodular, maleável, ligado e branco) 
• etc. 
⇨ Carbono equivalente: estimativa para a soldabilidade e/ou temperabilidade de um aço. 
 !Válido para aço carbono e ligado. 
! (aço carbono) (% em peso) 
! (Seferian) (% em peso) 
! (fórmula IIW) (% em peso) 
! (% em peso) 
! (Fórmula Pcm) (% em peso) 
Exemplos de materiais soldáveis
6
)SiMn%(C%Ceq ++=
13
Mo%
18
Ni%
9
)CrMn%(C%Ceq ++++=
15
)CuNi%(
5
)VCrMo%(
6
Mn%C%Ceq ++++++=
3
P%
15
)CuNi%(
5
Cr%
4
Mo%
6
Mn%C%Ceq ++++++=
B*5
3
V%
15
Mo%
60
Ni%
20
)CuCrMn%(
30
Si%C%Ceq ++++++++=
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!Quanto maior o Ceq mais baixa é a soldabilidade e mais alta a temperabilidade do aço. 
!Ceq < 0,4 % ⇨ excelente soldabilidade e nenhuma temperabilidade. 
!0,4< Ceq < 0,6 % ⇨ soldabilidade e temperabilidade razoável. 
!0,6< Ceq < 0,9 % ⇨ soldabilidade difícil e fácil temperabilidade. 
!Ceq < 0,9 % ⇨ soldabilidade péssima e excelente temperabilidade. 
!Quando maior o valor do Ceq maior a importância na seleção dos parâmetros de 
soldagem. O pré-aquecimento é essencial, podendo ser necessário também o uso de pós-
aquecimento. Os consumíveis devem ser escolhidos de modo que o limite de resistência do 
metal depositado seja, no mínimo, igual ao limite de resistência mínimo especificado para 
o metal de base. 
! Quanto maior o valor do Ceq maior a temperatura de pré-aquecimento, sendo que esta 
está diretamente relacionada com a espessura do material. 
➔ Dica para determinar a temperatura mínima de pré-aquecimento: 
 ! 
 Tpmax = Tpmin + 100 a 150 oC 
 onde: E = espessura da chapa 
25,0)E005,01(*Ceq*350Tpmin −+=
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⇨ Teste de tração " Curva tensão x deformação 
!Elasticidade: capacidade do material se deformar elasticamente. 
!Limite de escoamento: limite no qual o material passa a se deformar plasticamente. 
!Deformação plástica: está relacionado com a rigidez do material. 
!Limite de Resistência à Tração: tensão máxima que o material suporta, se esta tensão 
for mantida, ocorrerá a ruptura do material. 
!Tenacidade: capacidade do material de absorver energia, isto é, de se deformar, elástica 
e plasticamente, antes de trincar ou romper. 
!Ductilidade: é a deformação específica do material. Deformação máxima menos à 
elástica. 
! ! 
!Fragilidade: propriedade contrária à ductilidade; materiais frágeis se rompem sem que 
ocorra uma deformação plástica apreciável. 
!Dureza: é a capacidade do material resistir a esforços externos. 
11. PROPRIEDADES DOS MATERIAIS
!
 
!
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• Aço: liga de ferro-carbono 
• Constituintes dos aços: austenita, ferrita, cementita, perlita, bainita e martensita. 
• Austenita: só existe em temperaturas superiores a 723oC; 
• Constituintes dos aços (liga ferro-carbono) para um “resfriamento lento”: 
• Aços com %C < 0,77 ⇨ Austenita = ferrita e perlita 
• Aços com %C = 0,77 ⇨ Austenita = perlita 
• Aços com %C > 0,77 ⇨ Austenita = perlita e cementita 
• Ferrita: ferro contendo traços de carbono; possui baixa dureza, alta ductilidade e boa 
tenacidade. 
• Cementita: carboneto de ferro (Fe3C) contendo grande quantidade de carbono; possui 
alta dureza e baixa ductilidade e tenacidade. 
• Perlita: mistura de 88,5% de ferrita e 11,5% de cementita (têm aparência de lâminas 
extremamente delgadas, distribuídas alternadamente em ferrita e cementita); possui 
propriedades intermediárias entre ferrita e cementita. 
• Efeito da velocidade de resfriamento nos constituintes dos aços: quanto maior a 
velocidade de resfriamento, menores são as chances de transformação da austenita em 
ferrita, cementita e perlita. Novos constituintes dos aços podem surgir: bainita e 
martensita. 
• Efeito da adição de elementos de liga nos constituintes dos aços: todos os elementos de 
liga que são adicionados aos aços, com exceção do cobalto, retardam a transformação da 
austenita, tendo como principal conseqüência maior facilidade para obter a estrutura 
martensítica (alta temperabilidade). 
“Soldagem é caracterizada como um processo que pode 
 apresentar altas taxas de resfriamento”. 
“Atenção especial deve ser dada para os tratamentos térmicos, pré e pós-aquecimento 
e para materiais que apresentam alta condutividade térmica”. 
Constituintes dos Aços Carbono
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TIPOS DE FONTES/MÁQUINAS DE SOLDAGEM 
⇨ Fontes Eletromagnéticas (convencionais) 
• Transformador: equipamento bastante simples, sendo constituído basicamente por 
dois enrolamentos chamados primário e secundário e um sistema de controle da 
corrente. O transformador é alimentado por CA e fornece CA. Transforma a alta 
tensão e baixa corrente da rede de fornecimento em baixa tensão e alta corrente 
necessária a soldagemem CA. 
• Conversor: constituído por um motor e um gerador acoplados em um eixo comum. 
O conversor é alimentado por CA e fornece CC. 
• Retificador: constituído por um transformador trifásico acoplado a um sistema 
eletrônico de retificação da corrente alternada. O retificador é alimentado por CA e 
fornece CC ou CA. 
⇨ Fontes Eletrônicas 
• A característica que melhor define as fontes eletrônicas é o uso de dispositivos 
semicondutores para controle direto da tensão e/ou corrente de saída da máquina. Nas 
fontes convencionais, tal controle é essencialmente mecânico. 
⇨ Fontes Universais 
• São fontes eletrônicas multiprocessos. 
FATORES A SEREM CONSIDERADOS NA SELEÇÃO DE UMA FONTE 
• Processo em que a fonte será utilizada. 
• Necessidade de alterar o tipo da curva característica (tensão ou corrente constante). 
• Necessidade de variar a tensão de circuito aberto. 
• Tipo de corrente: CC, CA, ambas ou pulsada. 
• Intervalo entre a mínima e a máxima corrente de soldagem. 
• Ciclo de trabalho: tempo de arco aberto em relação ao tempo total de soldagem; 
• Tensão, freqüência, potência e número de fases disponíveis na rede de alimentação. 
• Constrições econômicas: qual o capital disponível, por exemplo. 
• Robustez e confiabilidade. 
• Simplicidade de manutenção. 
• Atendimento às normas/código vigentes no país em que opera. 
• Necessidade de controle remoto ou automatização. 
• Ajustes simples das operações. 
• Lay out. 
12. FONTES DE POTÊNCIA PARA SOLDAGEM A ARCO ELÉTRICO
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Requisito Básico para as Fontes serem Aplicáveis à Soldagem
Curva Característica da Fonte 
! 
Fonte de Tensão Constante 
!
Fontes de Corrente Constante 
!
Curva Característica do Arco 
! 
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É a porcentagem de tempo que uma fonte de soldagem poderá prover uma dada corrente 
(arco aberto) em um ciclo de 10 minutos (contínuo ou não), sem exceder um limite pré-
determinado de temperatura. 
@60% F.t. 300A = a máquina poderá trabalhar com corrente de 300A durante 6 minutos 
dentro de um intervalo de 10 minutos. 
Ft1 * I12 = Ft2 * I22 
Representa a proteção de um equipamento contra partículas sólidas e líquidas. 
I - contra objetos sólidos = 3 diâmetro menor que 2,5 mm 
 = 2 diâmetro menor que 12,5 e maior que 2,5 mm 
 = 1 diâmetro menor que 50 e maior que 12,5 mm 
P - contra líquidos = 1 gota de água que cai na vertical 
 = 2 gota de água que cai na vertical com inclinação de 15 graus 
 = 3 gota de água que cai na vertical com inclinação de 60 graus (chuva) 
Ciclo de Trabalho ou Fator de Trabalho
Grau de Proteção IP
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• Porosidades: descontinuidade mais comum encontrado na soldagem. Consiste de uma 
cavidade formada pelo aprisionamento de gases durante a solidificação do metal fundido. 
A formação de poros está diretamente relacionada com a utilização de alto aporte 
térmico, resultando em uma taxa de resfriamento elevada, não dando tempo para que os 
gases gerados e/ou formados na zona fundida escapem da mesma. Está relacionada 
também com a umidade excessiva do metal de base ou de adição ou com a limpeza 
imprópria da junta durante preparação para a soldagem. Tensões elevadas, alta distância 
entre o eletrodo e o metal de base e uma má proteção gasosa propiciam o surgimento de 
poros. 
! ! ! ! ! 
• Falta de fusão: condição na qual a fusão é inferior à completa. Resulta da manipulação 
incorreta da tocha de soldagem e do uso de condições de soldagem incorretas (velocidade 
de soldagem excessiva, corrente insuficiente e pobre preparação da junta). 
• Falta de penetração: condição na qual a penetração da junta é menor que a especificada. 
Resulta da manipulação incorreta da tocha de soldagem e do uso de condições de 
soldagem incorretas (velocidades de soldagem excessiva, corrente insuficiente e pobre 
preparação da junta). 
• Mordedura: tem o formato de um chanfro. Ocorre entre o metal de base e o cordão de 
solda. Esta região não é preenchida pelo metal de solda. Resulta do uso de condições de 
soldagem incorretas (velocidade de soldagem, tensão e correntes excessivas, uso de um 
gás de proteção inadequado e ângulo da tocha incorreto). 
! ! ! 
• Distorções e/ou tensões residuais: todo material soldado apresenta distorções e/ou 
tensões residuais. O uso de aportes térmicos elevados e na soldagem de materiais 
espessos, o nível de distorções e/ou tensões residuais é elevado. 
• Inclusão de tungstênio: ocorre quando a ponta do eletrodo de tungstênio entra em 
contato com a poça de fusão. Procedimentos impróprios, tais como a utilização de uma 
corrente de soldagem excessiva para o tamanho e tipo do eletrodo utilizado, utilização de 
13. DESCONTINUIDADES MAIS COMUNS EM SOLDAGEM
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Falta de fusão
poros
mordedura mordedura
Falta de 
penetração
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gás de proteção impróprio para o processo (gases ativos ou misturas de gases ativos com 
inertes) propiciam o surgimento deste problema. 
• Inclusão de escória: ocorre somente nos processos de soldagem que envolvem a 
produção de escória (eletrodo revestido, arco submerso, arame tubular). Movimentos 
incorretos (zig-zag e/ou vai e vem) ou movimentos radicais do eletrodo/tocha de 
soldagem, tais como tecelagem rápida e uma remoção prévia incompleta da escória em 
soldagem de múltiplos passes são causas comuns da inclusão de escória no metal de 
solda ou entre o metal de solda e o metal de base. 
• Sobreposição (overlap): protuberância de metal de solda que excede o pé, a face ou a 
raiz da solda. 
! 
• Trincas: descontinuidade mais grave encontrada na soldagem. Pode ocorrer no interior 
do metal de base (ZF, ZTA ou MB) ou podem ser externas. Podem ser micro (fissuras) ou 
macroscópicas. Podem aparecer durante a solidificação da poça de fusão (trinca por 
solidificação) ou durante o resfriamento (trinca a quente). Este pode ser incapaz de 
resistir à solicitação de contração imposta ao material durante o seu resfriamento. Podem 
também aparecer horas após a realização da solda (trinca a frio). Destas, as mais comuns 
são às trincas causadas por hidrogênio. Aços temperáveis são altamente susceptíveis à 
trinca por hidrogênio. Este é gerado principalmente pela decomposição da umidade 
presente no material de adição e de base. Este tipo de trinca ocorre principalmentena 
ZTA, podendo também ocorrer na ZF de aços que apresentam maior dureza. A presença 
de trincas, adicionado às tensões residuais, propicia a ocorrência de fratura frágil. 
! ! 
• Fratura dúctil: o material deforma substancialmente antes de fraturar; o processo se 
desenvolve de forma relativamente lenta. 
• Fratura frágil: o material deforma pouco antes de fraturar; processo rápido. 
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Trinca por solidificação
overlap
Inclusão de 
escória
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Existem várias relações matemáticas para predizer a taxa de fusão de eletrodos 
consumíveis. Porém, cada relação depende ou do tipo de processo ou do tipo de eletrodo 
ou do tipo de polaridade, etc. De uma forma simplificada, a taxa de fusão (TF) de um 
eletrodo consumível pode ser definida pela relação entre a massa consumida do eletrodo 
(m) e o tempo de soldagem (t), sendo expressa por: 
! (massa/tempo) 
Também é possível utilizar a relação entre o comprimento consumido do eletrodo (Lc) e o 
tempo de soldagem (t), sendo mais aceita como taxa de consumo (TC) e expressa por: 
! (comprimento/tempos) 
A taxa de fusão, juntamente com a eficiência de deposição (ηd), determinam as 
características econômicas dos processos que utilizam eletrodos consumíveis. A eficiência 
de deposição ou rendimento de deposição real é a relação entre a taxa de deposição (TD) e 
a taxa de fusão (TF), expressa por: 
 ! (%) 
A taxa de deposição, por sua vez, é a quantidade de material depositado pelo eletrodo (MS), 
a qual é efetivamente incorporada à solda, por unidade de tempo, expressa por: 
! (massa/tempo) 
Taxa de deposição de processos que utilizam eletrodos consumíveis: 
 SMAW = 0,5 a 8,0 Kg/h GMAW = 1,0 a 15 Kg/h 
 SAW = 3,0 a 20,0 kg/h FCAW = 2,0 a 16 kg/H

14. FUSÃO DE ELETRODOS CONSUMÍVEIS
( )
t
mm
t
mTF fi
−
==
onde: mi = massa inicial do eletrodo
mf = massa final do eletrodo após a soldagem
( )
t
LL
t
L
TC roc
−
==
onde: Lo = comprimento inicial do eletrodo
Lr = comprimento restante do eletrodo após fundido
100*
TF
TD
d =η
( )
t
MM
t
MTD fiS
−
==
onde: Mi = massa inicial da chapa
Mf = massa da chapa após a soldagem
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Modos de transferência metálica 
• Transferência por curto circuito 
• Transferência globular 
• Transferência spray 
Fatores que mais influenciam o modo de transferência metálica 
• Magnitude e tipo de corrente de soldagem. 
• Diâmetro do arame. 
• Composição do arame. 
• Tensão do arco. 
• Tipo de proteção (gás ou fluxo). 
⇨ Transferência por curto circuito 
• A transferência por curto circuito ocorre na soldagem com baixas tensões e 
correntes de soldagem (pequenos diâmetros de arame). 
Representação esquemática da transferência por curto circuito 
! 
! 
No curto, a corrente de soldagem é máxima e a tensão do arco elétrico é nula. 

15. MECANISMOS DE TRANSFERÊNCIA METÁLICA
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• O metal é transferido do eletrodo para a peça somente durante o período quando o 
eletrodo está em contato com a poça de fusão. 
• Nenhum metal é transferido através do arco. 
• O arame toca a poça fundida numa faixa de 20 a 200 curtos circuitos por segundo. 
• Quando o arame toca a poça de fusão, a corrente de soldagem aumenta (ponto 5). A 
taxa em que a corrente aumenta deve ser alta o suficiente para aquecer o arame e 
promover a transferência metálica, contudo baixa o suficiente para minimizar 
respingos causados pela separação violenta da gota de metal. 
• O nível de respingos é bastante elevado. 
• Este modo de transferência produz uma poça de fusão pequena e de rápido 
resfriamento que é geralmente utilizada na soldagem de seções finas, na soldagem 
fora de posição e para fechar grandes aberturas de raiz. 
⇨ Transferência globular 
• Este modo de transferência ocorre para valores intermediários de tensão e corrente 
de soldagem e resulta em um arco mais estável que no caso anterior. 
Representação esquemática da transferência globular 
! 
• Mesmo utilizando uma corrente elevada, se o comprimento do arco é muito pequeno, 
a gota em crescimento pode tocar a poça (transferência por curto circuito), se 
superaquecer e desintegrar, produzindo muitos respingos. Portanto, a combinação 
entre a corrente de soldagem e a tensão do arco é essencial para a definição do 
modo de transferência metálica. 
• A transferência globular é caracterizada por uma gota de diâmetro maior que o do 
arame. Com o aumento do tamanho da gota, o seu peso aumenta e acaba por 
ocasionar a sua separação do arame e a gota de metal líquido se transfere para a poça 
de fusão pela ação da gravidade. Por este motivo, sua utilização é limitada à posição 
plana em juntas de topo e plana e horizontal em juntas de filete. 
• O nível de respingos na transferência globular é relativamente elevado, porém 
inferior ao caso anterior. 
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⇨Transferência spray 
• À medida que se aumenta a corrente de soldagem, o diâmetro médio das gotas de 
metal líquido que se transferem para a peça diminui, até que, acima de um certo nível 
de corrente (corrente de transição), há uma mudança brusca no modo de 
transferência, que passa de globular para spray. 
Representação esquemática de transferência spray 
! 
• O modo de transferência spray resulta em um fluxo altamente direcionado de gotas 
discretas que são aceleradas pelas forças do arco elétrico a velocidades que vencem a 
força da gravidade. Devido a isto, o processo, sob certas condições, pode ser 
utilizado em qualquer posição. 
• Devido às gotas serem menores que o diâmetro do arame e que o comprimento do 
arco, curto circuito não ocorrer e respingos são mínimos, se não totalmente 
eliminados. 
• A corrente de transição depende de inúmeros fatores, particularmente, da composição 
e temperatura de fusão do eletrodo/arame, do tipo de gás de proteção, é inversamente 
proporcional ao diâmetro do eletrodo/arame e depende em menor grau do 
comprimento do arco. 
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Tipo e potencial de ionização de alguns gases utilizados na soldagem 
Fatores que influenciam na escolha do tipo de gás de proteção 
• Metal de base. 
• Propriedades mecânicas requeridas pelo cordão de solda. 
• Condição e pureza do metal base. 
• Tipo de serviço e aplicações específicas requeridas. 
• Posição de soldagem. 
• Tipo de processo de soldagem (GTAW, PAW, GMAW e FCAW). 
• Modo pretendido de transferência metálica. 
Principais funções dos gases de proteção 
• Propiciar a ionização do arco elétrico. 
• Proteger o arco elétrico e a poça de fusão contra contaminações da atmosfera. 
Variáveis influenciadas pelo tipo e pela vazão do gás de proteção 
• Características do arco. 
• Modo de transferência metálica. 
• Penetração e forma do cordão de solda. 
• Velocidade de soldagem. 
• Tendência ao trincamento. 
• Ação de limpeza. 
• Propriedades mecânicas do metal de solda. 
16. GASES DE PROTEÇÃO
Gás Tipo Potencial (eV)
Hélio inerte 24,59
Argônio inerte 15,76
Hidrogênio ativo 15,43
Nitrogênio ativo 15,58
Dióxido de carbono ativo 13,77
Oxigênio ativo 12,07
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⇨ Gases de proteção inertes 
• Argônio e hélio são os gases inertes mais utilizados na soldagem. 
• Estes gases puros ou misturas destes gases são utilizados na soldagem de materiais 
não ferrosos, aços inoxidáveis, aços carbono e aços de baixa liga. 
• As principais diferenças entre o argônio e o hélio são a densidade, o potencial de 
ionização e a condutividade térmica. 
• O argônio é aproximadamente 1,4 vez mais denso que o ar, enquanto a densidade do 
hélio é aproximadamente 0,14 vez a do ar. O argônio, mais pesado, é mais efetivo na 
proteção do arco e da poça de fusão na posição plana que o hélio. O hélio requer 
aproximadamente 2 ou 3 vezes mais vazão que o argônio para fornecer proteção igual 
(maior custo de soldagem). 
• O hélio tem um potencial de ionização maior que o argônio, e conseqüentemente, 
uma tensão mais alta pode ser adotado durante a soldagem, quando outras variáveis 
são mantidas constantes. O hélio pode apresentar problemas na iniciação do arco. 
Arcos protegidos com hélio produzem maior quantidade de respingo e tem 
acabamento mais áspero que arcos protegidos com o argônio. 
• O hélio tem maior condutividade térmica que o argônio e produz um plasma com a 
energia mais uniformemente distribuída. 
• O plasma do argônio, por outro lado, é caracterizado como tendo uma alta energia no 
centro e uma baixa energia nas extremidades. Essa diferença afeta a forma do cordão 
de solda. Um arco de solda protegido por hélio produz um cordão de solda profundo, 
parabólico e largo. Um arco protegido por argônio produz um cordão de solda 
caracterizado por penetração tipo dedo. 
! 
• As características desejáveis, durante a soldagem, que são encontradas utilizando 
hélio (profundidade, largura e formato do cordão de solda) podem ser aproveitadas 
utilizando uma mistura de Ar-He. 
• Na soldagem de materiais não ferrosos pode-se utilizar proteção com argônio puro. 
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• O uso de hélio puro geralmente é restrito a áreas mais especializadas, devido à sua 
limitada estabilidade e custo elevado. 
⇨ Gases de proteção ativos 
• O dióxido de carbono (CO2) é o gás ativo mais utilizado para soldagem. É o único 
gás ativo utilizado, na sua forma pura, na soldagem. 
• Altas velocidades de soldagem, grandes penetrações e baixo custo são características 
gerais que tem encorajado o uso do CO2 puro. 
• Em comparação com proteções ricas em argônio, a proteção com CO2 produz um 
cordão com excelente penetração, com superfície áspera e menor “lavagem” nos 
contornos do cordão devido ao arco ser restrito (menor susceptibilidade para gerar 
mordedura). 
⇨ Adições de O2 e CO2 ao argônio 
• A proteção do arco elétrico por argônio puro causa um arco irregular e uma tendência 
para ocorrer trinca na raiz da solda. 
• Adições de O2 ou CO2 ao argônio produzem notável melhora na estabilidade do arco 
e produzem soldas livres de trincas na raiz. 
• A quantidade ótima de O2 ou CO2 a ser acionada depende da condição da superfície, 
geometria da junta, posição de soldagem e da composição química do metal base. 
• Adições de O2 ao argônio melhora a fluidez da poça de fusão, a penetração e a 
estabilidade do arco. A tendência à trinca na raiz é reduzida, apesar de considerável 
oxidação da solda ocorrer, com notável perda de sílica e manganês. 
• Adições de CO2 ao argônio podem melhorar a aparência do cordão de solda. 
• Misturas de argônio com CO2 são utilizadas em aços carbono e baixa liga e em 
menor extensão em aços inoxidáveis. 
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Processos de soldagem que utilizam fluxos 
• SMAW 
• FCAW 
• SAW 
O fluxo consiste de uma mistura de diferentes materiais combinados em proporções 
adequadas. Muitos dos ingredientes de um fluxo podem ter mais de uma função e 
diferentes ingredientes no mesmo fluxo podem contribuir para a mesma função. 
Funções dos fluxos 
• Fornecer elementos de liga para o refino da microestrutura (desoxidação e 
dessulfuração). 
• Fornecer elementos de liga para o controle da composição química do metal de solda. 
• A escória, proveniente da queima do fluxo, protege as gotas de metal fundido durante 
a sua transferência pelo arco e controla a velocidade de resfriamento do metal de 
solda. 
• Fornecer agentes que facilitam a remoção da escória, a soldagem em diversas 
posições, possibilitar o uso de diferentes tipos de corrente e polaridade; 
• A decomposição de ingredientes do fluxo pode ainda controlar a temperatura do 
arame/eletrodo durante a soldagem. 
• Os gases, provenientes da decomposição do fluxo, propiciam a ionização do arco e 
produzem uma atmosfera protetora para o arco elétrico e para a poça de fusão contra 
contaminações da atmosfera, etc. 
No processo FCAW, há diferentes tipos de arames tubulares: 
• Arame tubular (normal) com proteção gasosa; 
• Arame tubular auto-protegido; 
• Arame tubular do tipo metal cored com proteção gasosa. 
OBS.: Apenas no processo FCAW com arame tubular auto-protegido, ingredientes do 
fluxo são responsáveis pela geração de gases para a ionização do arco e proteção do arco e 
da poça de fusão. Para os demais tipos de arames esta função é responsabilidade do gás de 
proteção. 
 
17. FLUXOS DE PROTEÇÃO
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CLASSIFICAÇÃO DE ACORDO COM A AWS 
Fonte: Método de Aplicação da Soldagem: Manual, Mecanizado ou Automatizado 
 XXXII Consolda, 2006. 
 Ivanilza Felizardo, Alexandre Queiroz Bracarense 

18. MÉTODO DE APLICAÇÃO DA SOLDAGEM
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! 
CARACTERÍSTICAS DO PROCESSO 
• Processo extremamente simples. 
• Investimento em equipamento é relativamente baixo. 
• Eletrodos são facilmente encontrados no mercado. 
• A diversidade dos tipos de consumíveis existentes no mercado é imensa, devido à 
facilidade que se tem para alterar a composição química do revestimento. 
• Processo bastante utilizado na soldagem de aços baixo carbono, aços de baixa, média e 
alta liga, aço inoxidável, ferros fundidos, alumínio, cobre, níquel e ligas destes. 
• Diferentes combinações de metais dissimilares podem ser soldadas com eletrodo 
revestido. 
• É o processo mais utilizado na soldagem subaquática. 
• Pode ser usado em todas as posições (depende do tipo de revestimento). 
• É indicado para metal de base com espessura entre 3,0 mm a 40 mm e em áreas de 
acesso limitado. Para espessuras inferiores a 2 mm, o material é facilmente perfurados 
pelo calor do arco, antes da formação da poça de fusão. 
19. SOLDAGEM COM ELETRODO REVESTIDO - SMAW
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• Para espessuras muito grandes a baixa produtividade do processo pode ser um fator 
limitante. 
• Metais de baixo ponto de fusão como o estanho, zinco, chumbo e suas ligas não são 
soldados pelo SMAW, pois a intensidade do calor do arco é muito alta para eles. 
Também não é adequado para metais refratários ou muito reativos como o titânio, 
zircônio, molibdênio, nióbio e o tântalo, pois os elementos fornecidos pelo revestimento 
não evitam a contaminação do oxigênio na solda. 
• O modo de transferência metálica dos eletrodos revestidos é essencialmente uma função 
da composição do revestimento, visto que esta determina quais os parâmetros de 
soldagem a serem utilizados. De uma maneira geral, o modo de transferência para 
eletrodos ácidos ou oxidantes é basicamente spray, para eletrodos rutílicos é menos 
spray e para eletrodos básicos, a transferência de metal ocorre através de gotas grandes. 
Destaca-se que o tamanho das gotas de metal fundido transferido no decorrer do 
processo com eletrodo revestido aumenta devido ao aumento da temperatura do eletrodo 
durante a soldagem. 
• A grande limitação do processo é o fato de se tratar de um processo tipicamente manual, 
cujo nível de habilidade do soldador é fundamental para se obter uma solda de 
qualidade. O soldador é responsável pela abertura e fechamento do arco elétrico, pela 
troca do eletrodo e pela execução dos movimentos e controle das velocidades de avanço 
e de mergulho do mesmo. Estes movimentos, conseqüentemente o controle destas 
velocidades, devem ser realizados de forma que o comprimento do arco seja mantido 
constante durante o processo. 
• Uma característica peculiar do processo de soldagem com eletrodo revestido é o fato da 
corrente atravessar todo o comprimento do eletrodo, aquecendo-o por efeito Joule. O 
aumento da temperatura dos eletrodos revestidos durante a soldagem produz várias 
conseqüências, dentre elas, alterações na sua taxa de fusão: velocidade de mergulho 
dos eletrodos revestidos não é constante durante a soldagem. Este fato é um dos 
mais importantes que dificulta a robotização do processo. 
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O aquecimento do eletrodo revestido durante a soldagem deve-se ao calor transferido do 
arco elétrico, através da interface líquido/sólido na ponta do eletrodo, e ao calor gerado por 
efeito Joule, devido à resistência do arame à passagem de corrente elétrica. O calor gerado 
no arco elétrico, qo, é definido por: 
 (W/m2) 
E o calor gerado por efeito Joule, QJ, é representado 
pela seguinte equação: 
 ! (W) 
O calor gerado por efeito Joule, QJ, ocorre apenas no arame, visto que no revestimento, 
não há fluxo de corrente passando pelo mesmo, portanto, não há geração de calor. O 
revestimento é aquecido pelo fluxo de calor condutivo do arame. O arco elétrico é 
estabelecido entre a ponta do arame e o metal de base. 
Os efeitos do aquecimento do eletrodo revestido são vários e completamente diferentes no 
arame e no revestimento. O aquecimento no arame altera as propriedades físicas e elétricas 
do aço, mas não altera sua composição química, enquanto que o revestimento tende a 
perder umidade quando calor é aplicado. À medida que a temperatura do eletrodo aumenta, 
o teor de componentes orgânicos no revestimento, responsáveis pela proteção do metal 
fundido, diminui e, conseqüentemente, as características do metal depositado são piores no 
final do cordão de solda. Além disto, o aumento da temperatura do eletrodo revestido altera 
a taxa de fusão do eletrodo durante a soldagem, fazendo com que seja necessário alterar a 
velocidade de mergulho do eletrodo durante o processo. 
AQUECIMENTO DO ELETRODO REVESTIDO DURANTE A SOLDAGEM
A
IVqo η=
onde: η = rendimento térmico do processo (%)
I = corrente de soldagem (A)
V = tensão do arco elétrico (V)
A = área transversal do arame (m2)
22 I
A
L
RIQ eJ
ρ
==
onde: R = resistência elétrica (Ω)
ρe = resistividade elétrica do arame (Ωm)
L = comprimento do eletrodo (m)
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Fatores que alteram a temperatura do eletrodo revestido durante a 
soldagem: 
•O calor gerado por efeito Joule é o único responsável pelo aumento da temperatura do 
eletrodo em regiões afastadas da frente de fusão, enquanto que o calor transferido do 
arco elétrico aumenta a temperatura do eletrodo apenas em regiões extremamente 
próximas à frente de fusão. Nesta região existe um somatório do calor gerado por efeito 
Joule e do calor transferido pelo arco elétrico; 
•Para um mesmo diâmetro de arame, quando maior a corrente de soldagem, maior a 
temperatura do eletrodo; 
•Mantendo a corrente de soldagem constante, quando maior o diâmetro do arame, menor 
a temperatura do eletrodo; 
•Para um mesmo diâmetro de arame e mantendo a corrente de soldagem constante, 
quando maior a espessura do revestimento menor a temperatura do eletrodo; 
•A tensão do arco elétrico praticamente não afeta a temperatura